Chips menores dependem de tecnologia de tubo a vácuo

O futuro da computação pode estar no passado. Isso porque, o transistor de silício, switch pequeno que é o alicerce da microeletrônica moderna, substituiu muito bem o tubo a vácuo em muitos produtos de consumo na década de 1970. Agora, com os transistores encolhendo, o tubo a vácuo pode estar perto de um retorno.

Em um laboratório do California Institute of Technology, nos Estados Unidos, dois estudantes, Max Jones e Daniil Lukin, olham através das paredes uma câmara de vácuo de plástico grosso com a esperança de que esse seja o próximo chip para computador feito de circuitos com tubos a vácuo. Suas dimensões são cerca de um milésimo o tamanho de um glóbulo vermelho do sangue. O que está em jogo é a capacidade de continuar a diminuir o tamanho dos circuitos eletrônicos, algo que está se tornando mais difícil.

Passou-se mais de meio século desde o dia que o físico Richard Feynman previu a ascensão da microeletrônica, observando que “há muito espaço na parte inferior”. Ele usou a frase em 1959, quando especulou sobre engenharia com átomos individuais. Vários anos depois, Gordon Moore, cofundador da Intel, escreveu que o número de transistores que poderia ser gravado em wafers de silício duplicaria a intervalos regulares em um futuro próximo.

Agora, no entanto, há evidências crescentes de que o espaço, se ainda estiver disponível, é cada vez mais escasso. O progresso está acabando. O tempo entre cada nova geração de chips está no seu limite e o custo de transistores individuais não está mais caindo.

Assim como Max Jones e Daniil Lukin, Axel Scherer, líder do Nanofabrication Group na Caltech, também está em busca de um substituto para transistores. Nos laboratórios da universidade, eles fabricaram circuitos que funcionam como tubos a vácuo.

Os últimos pesquisadores que exploraram a técnica o fizeram na década de 1990, quando eles eram uma opção promissora para a construção de monitores de tela plana. A tecnologia, no entanto, não decolou por causa das telas de cristal líquido mais baratas e eficientes.

Por décadas a história dos tubos à vácuo se repete: havia sempre uma tecnologia melhor. Transistores substituíram tubos a vácuo, porque eles eram mais compactos, não geravam queima de pele pelo calor e não precisavam de um vácuo.

Os tubos a vácuo que os pesquisadores da Caltech estão olhando são objetos volumosos que zumbiam no velho rádio da família e estavam presentes nos primeiros computadores. Tanto essa tecnologia quanto transistores controlam o fluxo de eletricidade, mas fazem isso de forma diferente.

Os pesquisadores criaram um pequeno tubo formado a partir de metal capaz de ligar e desligar o fluxo de elétrons entre quatro sondas ainda menores, que, sob um microscópio eletrônico aparecem como as pontas de quatro canetas esferográficas quase tocando uma a outra.

Eles retomaram a ideia de tubos de vácuo há vários anos, depois de terem começado a experimentar a ideia de fazer lâmpadas incandescentes ultrapequenas, não maiores do que um transistor moderno, que seria brilhante o suficiente para ser visto a olho nu do outro lado de um quarto.

Hoje, empresas de semicondutores, como Intel, estão fazendo chips de silício com dimensões mínimas entre dez e 20 nanômetros – para se ter uma ideia, a fita de DNA tem cerca de 2,5 nanômetros de diâmetro. Uma vez que a indústria encolhe o chip para menos de dez nanômetros, espera-se que pesquisadores se surpreendem com o comportamento do silício.

Em contraste com um semicondutor, que pode conduzir ou isolar, dependendo da forma como é modificado quimicamente, tubos podem ser feitos partir de uma gama de metais condutores, como tungsténio, molibdénio, ouro e platina. Essa será uma vantagem, porque vai simplificar significativamente pequenos comutadores em escala atômica.

Scherer acredita que o pequeno tubo não irá substituir imediatamente o transistor, mas a possibilidade de aplicações em áreas como aviação chamou a atenção da Boeing, que está financiando a pesquisa. Esses chips especiais podem estar prontos comercialmente antes do final da década. “Há dez anos, transistores de silício poderiam atender a todas as nossas exigências”, disse ele. “Na próxima década, isso deixará de ser verdade”, finaliza.